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基于XGBoost算法的公路隧道失稳风险评估模型及系统开发

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应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 957-971页

作者：王迎超郭崟姜雯张政邹鹤民中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 青岛地铁集团有限公司山东青岛266100 中国铁路上海局集团有限公司合肥铁路枢纽工程建设指挥部安徽合肥230011 中铁十六局集团第三工程有限公司浙江湖州313000

为降低公路隧道建设过程中围岩掉块、塌方等灾害的发生,在充分发挥工程数据价值的基础上,建立了基于XGBoost算法的公路隧道失稳风险评估模型.选取岩体的风化程度、围岩级别、岩体完整程度、结构面结合程度、地下水出水情况和开挖方法共... 详细信息

为降低公路隧道建设过程中围岩掉块、塌方等灾害的发生,在充分发挥工程数据价值的基础上,建立了基于XGBoost算法的公路隧道失稳风险评估模型.选取岩体的风化程度、围岩级别、岩体完整程度、结构面结合程度、地下水出水情况和开挖方法共6个指标作为公路隧道失稳风险评估模型的指标,通过对各定性指标进行量化赋值来实现风险评估.引入混淆矩阵和准确率对失稳风险评估模型的测试集和预测集的训练效果进行检验.通过对比大华山隧道模型应用结果与实际工程结果,对所建立的风险评估模型进行了验证,验证结果二者呈现高度的一致性,成功预警了围岩失稳灾害的发生.基于Visual Basic自主开发了“公路隧道失稳风险评估系统”,实现了公路隧道建设过程中准确快速的失稳风险评估.

关键词：公路隧道失稳风险评估定性指标量化赋值机器学习 XGBoost算法预警系统

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多尺度纤维对水泥基复合材料性能的影响

深圳大学学报（理工版） 2024年第2期41卷 145-151页

作者：卫颖颖刘超群罗林陕西铁路工程职业技术学院测绘与检测学院陕西渭南714099 四川自力建筑勘测设计有限公司四川泸州646005

为准确掌握多尺度纤维对水泥基复合材料的性能影响规律,以碳酸钙晶须(calcium carbonate whisker,CW)纤维、钢纤维及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维为基础,构建多尺度纤维水泥基复合材料,并在不同配合比条件下,通过流动性试验、... 详细信息

为准确掌握多尺度纤维对水泥基复合材料的性能影响规律,以碳酸钙晶须(calcium carbonate whisker,CW)纤维、钢纤维及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维为基础,构建多尺度纤维水泥基复合材料,并在不同配合比条件下,通过流动性试验、单轴受压试验、三点弯曲缺口试验和叠加试验(overlay test,OT),研究多尺度纤维对水泥基复合材料力学性能、断裂性能及疲劳性能的影响规律.结果表明,多尺度纤维对水泥基复合材料的力学性能及断裂性能均具显著影响,在力学性能方面,多尺度纤维能较大程度上减弱水泥基复合材料的流动扩展度,并提高轴心抗压强度和弯曲抗拉强度;在断裂性能研究方面,单掺纤维组和混杂纤维组均能不同程度上提高水泥基复合材料的断裂性能.其中,对失稳断裂韧度和黏聚韧度的提升规律较为一致,在断裂性能指标的提升幅度上,黏聚韧度>失稳断裂韧度>起裂断裂韧度;CW纤维、钢纤维及PVA纤维的体积分数分别为0.50%、0.75%和0.25%时,水泥基复合材料的疲劳性能相对最优.研究成果可为水泥基复合材料的工程应用提供理论依据.

关键词：复合材料多尺度纤维试验设计力学性能断裂性能疲劳性能

考虑历史碳转移的我国省际建筑业碳配额分配研究

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干旱区资源与环境 2024年第4期38卷 21-28页

作者：王志强任金哥原媛李可慧青岛理工大学管理工程学院青岛266520 青岛时代建筑设计有限公司青岛266520

为顺利实现“碳中和,碳达峰”目标,在建筑业构建兼顾公平和效率的碳配额分配方案迫在眉睫。文中以我国建筑业为研究对象,在考虑历史碳转移量和兼顾公平与效率的基础上,构建了XGBoost-熵权法-零和博弈数据包络分析(ZSG-DEA)的碳配额分配... 详细信息

为顺利实现“碳中和,碳达峰”目标,在建筑业构建兼顾公平和效率的碳配额分配方案迫在眉睫。文中以我国建筑业为研究对象,在考虑历史碳转移量和兼顾公平与效率的基础上,构建了XGBoost-熵权法-零和博弈数据包络分析(ZSG-DEA)的碳配额分配模型,并根据2030年碳达峰目标对我国30个省份的建筑业进行碳配额分配。结果表明:我国建筑业区域碳转移空间特征明显,建筑业发展水平高的地区应承担更多碳减排责任;文中方案有效地兼顾了公平与效率原则,大部分省份建筑业在碳减排方面的压力较小;政府应因地制宜地制定地区建筑业碳减排政策,以保证更好地实现2030年碳达峰目标。文中为我国建立更公平有效的初始碳配额分配机制、丰富碳交易市场机制、推动地区协同减碳提供帮助。

关键词：历史碳转移建筑碳配额分配 XGBoost ZSG-DEA

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铁路工程人工费单价动态调整机制研究

铁道运输与经济 2024年第2期46卷 128-133,141页

作者：钟明琳徐浩中国铁路经济规划研究院有限公司工程咨询部北京100038 中国铁路经济规划研究院有限公司铁路工程定额所北京100038

为推动建设高标准市场体系,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,研究建立铁路工程人工费单价动态调整机制,对保障铁路建设市场高质量、可持续发展具有重要意义。系统梳理了现行铁路及其他行业和地区人工费单价的调整机制,并进行了对... 详细信息

为推动建设高标准市场体系,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,研究建立铁路工程人工费单价动态调整机制,对保障铁路建设市场高质量、可持续发展具有重要意义。系统梳理了现行铁路及其他行业和地区人工费单价的调整机制,并进行了对比分析;结合理论和数据分析,提出铁路工程人工费单价的5个影响因素,利用相关性分析确定了最低工资标准、建筑业农民工平均工资、铁路主要施工企业劳务费用作为主要影响因素;采用多元线性回归理论建立了基于主要影响因素和附加调整系数的铁路工程人工费单价动态调整数学模型,通过测算分析验证了数学模型的合理性,并分析了数学模型对铁路建设项目投资的影响;从机制建立和有效运行角度提出了铁路工程人工费单价动态调整机制的构建思路。

关键词：铁路工程人工费单价动态调整影响因素多元线性回归

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基坑开挖引起地铁结构隆起的堆载控制研究

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2417-2429页

作者：邓旭甄洁林森斌裴鸿斌黄军华李晨恺高深程雪松天津城建大学建筑设计研究院有限公司天津300192 天津大学建筑工程学院天津300072 中国铁路设计集团有限公司天津300308 中国建筑第八工程局有限公司上海200135

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用... 详细信息

基坑开挖引起邻近的地铁车站及区间隧道产生附加变形。为有效控制地铁结构的隆起,以天津地区已运营地铁结构两侧贴建的某基坑项目为依托,通过对基坑开挖过程中的实测数据进行整理,分析地铁站体及区间隧道的竖向变形规律,在此基础上利用数值模拟方法对工程实测进行拟合,进而评估地铁结构上方不同堆载强度、不均匀堆载、不同堆载时机以及不同堆载分级等方案对于地铁结构的隆起控制效果及规律。研究结果表明:两侧基坑开挖引起地铁结构的最大隆起变形发生在车站与隧道连接位置附近;随着堆载强度增加,地铁结构的隆起量随之减小,当超过一定强度后区间隧道部分区段将产生沉降;堆载对区间隧道的控制效果比地铁站体更好,但需要提前评估堆载引起隧道变形的安全性;基坑深度增加对相邻隧道变形的限制能力减弱,导致相同堆载强度下隧道的变形幅度更大;不均匀堆载方案可以更精确控制地铁结构变形,有效减缓地铁结构之间的差异变形,但与均匀堆载相比需适当提高加载曲线的最大强度值;在总堆载强度不变情况下,提前进行堆载反压,并且采用分级加载的方式,可以更有效地控制地铁结构的隆起变形。在此基础上提出一些施工建议,使研究成果为今后类似工程的地铁结构隆起变形控制措施提供参考与借鉴。

关键词：地铁结构基坑开挖隆起变形堆载控制措施

人工冻土冻胀引发上覆地层与结构变形计算方法研究

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工程科学与技术 2024年

作者：王磊陈湘生伍军刘志强北京中煤矿山工程有限公司中国铁路工程集团有限公司深圳大学土木与交通工程学院煤炭科学研究总院

人工冻结法在地下特殊施工中的冻胀风险引发广泛关注，上覆地表变形可能造成城市道路、建筑结构变形，引发破坏，需要对地表及结构变形进行预测。瞄准冻胀的实质是冻土中水分迁移引起的宏观表现这一理论核心，基于Peck公式计算思路，对... 详细信息

人工冻结法在地下特殊施工中的冻胀风险引发广泛关注，上覆地表变形可能造成城市道路、建筑结构变形，引发破坏，需要对地表及结构变形进行预测。瞄准冻胀的实质是冻土中水分迁移引起的宏观表现这一理论核心，基于Peck公式计算思路，对冻胀引起的上覆地层变形进行公式推导和参数取值，推导得出适合计算冻胀变形的冻隆公式，以求解冻结过程中上覆地层产生的冻胀量。通过水分迁移试验测定了冻结水分迁移速度，推导和归纳了冻结外锋面半径经验计算方法，得出了冻土体积增加量计算公式。通过郑州某冻结工程实测数据，计算了土体冻结过程中的水分体积增加率，冻隆公式计算值与实测值接近，可以满足施工过程中安全评价分析的需求。研究成果为人工冻结技术在高风险地下工程领域的技术研究和应用建立理论基础和计算参考。

关键词：人工冻结法冻土体积增加量水分迁移冻胀冻隆公式

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层状土中静压桩连续贯入现场试验与数值模拟

吉林大学学报（地球科学版） 2024年第4期54卷 1291-1304页

作者：吴泽坤何来胜白晓宇麻栋栋牛永昌赵广桑松魁闫楠张明义青岛理工大学土木工程学院山东青岛266520 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004 中铁建设集团有限公司北京100040 青岛市地铁规划设计院有限公司山东青岛266035 中冶东方工程技术有限公司山东青岛266555

为探讨层状土中静压桩连续贯入过程的沉贯特性,依托上海市某桩基工程开展静压桩贯入过程现场试验,探究沉桩阻力随贯入深度的演变规律,并结合ABAQUS数值模拟,明确静压桩贯入过程中沉桩阻力、桩周土体竖向应力、径向应力以及径向位移的变... 详细信息

为探讨层状土中静压桩连续贯入过程的沉贯特性,依托上海市某桩基工程开展静压桩贯入过程现场试验,探究沉桩阻力随贯入深度的演变规律,并结合ABAQUS数值模拟,明确静压桩贯入过程中沉桩阻力、桩周土体竖向应力、径向应力以及径向位移的变化规律。结果表明:层状土的软硬程度制约着沉桩阻力的大小;当桩端贯入浅部粉质黏土层和淤泥质黏土层时,沉桩阻力增长较慢甚至出现减小趋势,当桩端贯入到深部砂质粉土层、粉质黏土层和粉砂层时,沉桩阻力增长较快,其中在砂质粉土层中增长率最高可达174%;桩周土体中竖向应力和径向应力与土层性质密切相关,竖向应力和径向应力最大值均出现在桩端贯入至黏质粉土层时,分别为558.0、1 178.0 kPa,当桩端贯入到下部较软的淤泥质黏土层时,最大竖向应力和径向应力均出现明显退化现象,径向应力退化率达到52%;径向位移随径向距离的增加而减小,其变化规律基本反映了土层性质的变化特征。

关键词：静压桩现场试验沉桩阻力数值模拟竖向应力径向应力径向位移

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火灾下自密实钢纤维混凝土损伤机理及力学性能研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：雷明锋肖凤龙张虎刘凌晖扎西草杨子汉中国建筑第五工程局有限公司重载铁路工程结构教育部重点实验室中南大学土木工程学院

自密实钢纤维混凝土在满足结构可靠度的同时还能有效提高混凝土材料性能，是理想的耐高温建筑材料之一。为研究自密实钢纤维混凝土火灾高温下损伤机理和力学性能变化规律，本文配制不同钢纤维掺入比的自密实钢纤维混凝土试件，并在火灾... 详细信息

自密实钢纤维混凝土在满足结构可靠度的同时还能有效提高混凝土材料性能，是理想的耐高温建筑材料之一。为研究自密实钢纤维混凝土火灾高温下损伤机理和力学性能变化规律，本文配制不同钢纤维掺入比的自密实钢纤维混凝土试件，并在火灾高温至800℃的条件下对混凝土试件分别开展超声波试验、SEM电镜扫描、轴心抗压强度试验，测试相应条件下损伤程度、微观变化特征和相对弹性模量，研究相应条件下试件的高温损伤情况和应力-应变规律。结果表明：①自密实钢纤维混凝土高温损伤机理体现为水分子蒸发、水化产物分解和材料高温劣化引起的材料热损伤，以及不同材料差异热膨胀率引起的界面热损伤。②高温作用下，自密实钢纤维试件内部产生损伤，轴心抗压强度、弹性模量随温度升高而快速降低。温度达到800℃时，三种试件轴心抗压强度最大降幅分别达到11.3%、66.68%、69.05%，弹性模量分别降低至2.43GPa、2.39GPa、2.99GPa。③端钩型钢纤维提高混凝土抗裂能力作用更为显著，端钩型与直线型钢纤维掺入比为1：1时提高混凝土力学性能作用更为显著。④基于过镇海本构方程，引入温度变量，建立了考虑温度效应的自密实钢纤维混凝土压缩本构方程，可较好预测自密实钢纤维混凝土高温下应力-应变关系，为自密实钢纤维混凝土抗火设计提供参考。

关键词：火灾高温自密实钢纤维混凝土损伤机理抗压强度本构方程

T形钢制耗能铰阻尼器抗震性能及力学模型研究

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地震工程与工程振动 2024年第4期44卷 136-147页

作者：徐秀凤孔子昂孙伟于征范晓鹏青岛黄海学院建筑工程学院山东青岛266427 gad杰地设计·浙江绿城建筑设计有限公司青岛分公司山东青岛266071

为了提高装配式框架结构的抗震性能,提出了不同类型的钢制耗能铰阻尼器,即将预制梁、柱用钢制铰进行连接,在铰的上、下或两侧安装软钢耗能元件。对几种耗能铰阻尼器的构造形式、抗震性能进行总结,选取一种构造简单、抗震性能较好的T形... 详细信息

为了提高装配式框架结构的抗震性能,提出了不同类型的钢制耗能铰阻尼器,即将预制梁、柱用钢制铰进行连接,在铰的上、下或两侧安装软钢耗能元件。对几种耗能铰阻尼器的构造形式、抗震性能进行总结,选取一种构造简单、抗震性能较好的T形耗能铰阻尼器进行抗震性能和力学模型研究。采用ABAQUS软件对T形耗能铰阻尼器的试验进行数值模拟,在此基础上建立了24个有限元模型对T形耗能元件的翼缘削弱程度和T形截面尺寸进行参数分析,并对不同影响因素进行量化得到耗能铰阻尼器的骨架曲线计算公式,最后,对公式的正确性进行了验证。结果表明,该T形耗能铰阻尼器具有良好的承载力、延性和耗能能力,所提出的骨架曲线准确率较高,可为该类阻尼器的设计提供参考。

关键词：抗震性能 T形耗能铰阻尼器力学模型参数分析骨架曲线